1、船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室第第12章章 船舶電力系統概述船舶電力系統概述12.1 概述概述12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 本章主要介紹了船舶電力系統的組成、特本章主要介紹了船舶電力系統的組成、特點和基本功能，對配電裝置中的重要設備點和基本功能，對配電裝置中的重要設備和部件（包括配電板，應急配電板，蓄電和部件（包括配電板，應急配電板，蓄電池，充放電板，岸電箱和萬能式自動空氣池，充放電板，岸電箱和萬能式自動空氣斷路器）

2、作了詳情的敘述，此外，對船舶斷路器）作了詳情的敘述，此外，對船舶軸帶發電機主要類型及工作原理作了簡單軸帶發電機主要類型及工作原理作了簡單介紹。介紹。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室12.1 概述概述12.1.1 12.1.1 系統的組成及特點系統的組成及特點1) 船舶電力系統的組成船舶電力系統的組成電源裝置電源裝置配電裝置配電裝置電力網電力網負載負載船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研

3、室將機械能、化學能等能源轉變為電能的裝置。將機械能、化學能等能源轉變為電能的裝置。船舶電源主要是指發電機和蓄電池。船舶電源主要是指發電機和蓄電池。(1) 電源裝置電源裝置柴油機柴油機發電機發電機船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室(2) 配電裝置配電裝置對電源和用電設備保護、監測、分配、轉換、控制的裝置對電源和用電設備保護、監測、分配、轉換、控制的裝置。按用途可分為主配電板、應急配電板、充發電板、區配電按用途可分為主配電板、應急配電板、充發電板、區配電板、分配電板和岸電箱等幾種。板、分配電板和岸電箱等幾種。 按形狀分可分為垂直立式、臺式

4、、桌式和控制臺式四種。按形狀分可分為垂直立式、臺式、桌式和控制臺式四種。按外殼結構可分為防護式、防滴式和防水式。按外殼結構可分為防護式、防滴式和防水式。(3) 船舶電力網船舶電力網是是全船電纜電線的總稱全船電纜電線的總稱 ，包括動力電網、照明電網、應急，包括動力電網、照明電網、應急電網、低壓電網和弱電電網。電網、低壓電網和弱電電網。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 電加熱器、電風扇、電視機。電加熱器、電風扇、電視機。1）各種電力拖動設備）各

5、種電力拖動設備舵機、錨機、起貨機、油泵及水泵等。舵機、錨機、起貨機、油泵及水泵等。2）船舶電氣照明設備）船舶電氣照明設備照明燈具，信號燈等。照明燈具，信號燈等。3）船舶通信導航設備）船舶通信導航設備無線電收發報機、聲光報警裝置、電車鐘、舵無線電收發報機、聲光報警裝置、電車鐘、舵角指示器、電羅經、雷達等。角指示器、電羅經、雷達等。4）其他設備）其他設備(3) 負載負載 :用電設備用電設備 船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室（3）船舶是一個工作環境惡劣的場所。）船舶是一個工作環境惡劣的場所。（1）船舶電力系統是一個獨立的電力系統。）船舶電

6、力系統是一個獨立的電力系統。（2）船舶電網的輸電距離短，線路阻抗低，）船舶電網的輸電距離短，線路阻抗低，各處短路電流大。各處短路電流大。2) 船舶電力系統的特點船舶電力系統的特點 船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室我國采用我國采用50Hz50Hz，日本、美國等采用，日本、美國等采用60Hz60Hz的頻的頻率標準。率標準。 早期采用直流早期采用直流(調壓容易，配電簡單，調速平滑；調壓容易，配電簡單，調速平滑；但可靠性，經濟性可維護性缺陷多但可靠性，經濟性可維護性缺陷多)，由于電力電子，由于電力電子技術發展，除少數特殊船舶，技術發展，除少

7、數特殊船舶，幾乎所有大中型船舶幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統。均采用交流電力系統。2) 2) 額定電壓等級額定電壓等級交流船舶電網多數為交流船舶電網多數為380V380V或為或為440V440V。某些。某些( (電電推推) )船舶上采用的船舶上采用的6KV 6KV 、3.3KV3.3KV的電力系統。的電力系統。3) 3) 額定頻率額定頻率12.1.1 12.1.1 系統的組成及特點系統的組成及特點1) 1) 電流種類電流種類( (電制電制) ) 船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室12.1.2 12.1.2 發電機容量及臺數確定的

8、原則發電機容量及臺數確定的原則1) 1) 船舶的運行工況船舶的運行工況 （5 5）應急工況）應急工況貨輪和油輪的典型運行工況大致劃分如下：貨輪和油輪的典型運行工況大致劃分如下：（1 1）航行工況）航行工況（2 2）進出港工況）進出港工況（3 3）裝卸貨工況）裝卸貨工況（4 4）停泊工況）停泊工況船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室2) 2) 確定電站容量的基本原則確定電站容量的基本原則 電站容量應能滿足船舶在各種運行況下的電站容量應能滿足船舶在各種運行況下的用電量，并有適當的裕量，確保連續可靠用電量，并有適當的裕量，確保連續可靠的供電。

9、但從經濟性考慮，冗余功率又不的供電。但從經濟性考慮，冗余功率又不能太大。能太大。 船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室3) 3) 發電機組容量和數量的選擇原則發電機組容量和數量的選擇原則 （3 3）一般船舶電站設置）一般船舶電站設置2 2至至3 3臺臺( (包括備用機組包括備用機組) )同同型號、同容量的機組，最多為型號、同容量的機組，最多為4 4臺臺( (電力推進除外電力推進除外) )。 （1 1）應能滿足船舶在各種運行工況下的用電量）應能滿足船舶在各種運行工況下的用電量, ,并有適當的裕量并有適當的裕量, ,以保證連續可靠的供電。以

10、實以保證連續可靠的供電。以實際用電量最大的運行工況為基礎來確定。際用電量最大的運行工況為基礎來確定。（2 2）裕量功率不能太大，以保證其經濟性。）裕量功率不能太大，以保證其經濟性。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室(4) (4) 發電機組的總容量決定于電站的總容量，發電機組的總容量決定于電站的總容量，發電機組的單機容量和機組數量由以下幾個基發電機組的單機容量和機組數量由以下幾個基本原則確定：本原則確定：單機組容量單機組容量( (最高負荷最高負荷80%80%確定為宜確定為宜) )船舶電站必須有備用機組船舶電站必須有備用機組( (滿足各種

11、工況滿足各種工況) )各機組的使用壽命應與主機壽命相當各機組的使用壽命應與主機壽命相當維修管理方便維修管理方便船舶電站的實際容量綜合考慮了船舶電動機的船舶電站的實際容量綜合考慮了船舶電動機的利用系數，負荷系數同時性系數等因素。利用系數，負荷系數同時性系數等因素。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室12.1.4 12.1.4 應急發電機容量的確定應急發電機容量的確定 一般規范都規定客船和一般規范都規定客船和500總噸以上的貨船總噸以上的貨船應設有獨立的應急電源。它可以是發電機應設有獨立的應急電源。它可以是發電機(大應大應急急) ，也可以是

12、蓄電池組，也可以是蓄電池組(小應急小應急) 。作為應急電。作為應急電源使用的發電機稱為應急發電機。源使用的發電機稱為應急發電機。應急發電機應具有獨立的冷卻和燃油供給單應急發電機應具有獨立的冷卻和燃油供給單元，并設有滿足規則要求的起動裝置。當船舶發元，并設有滿足規則要求的起動裝置。當船舶發生火災或其他災害引起主電源供電實效時它能自生火災或其他災害引起主電源供電實效時它能自動起動和自動向應急電網供電，盡快承擔額定負動起動和自動向應急電網供電，盡快承擔額定負載，最長時間不得超過載，最長時間不得超過45秒。秒。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研

13、室確定應急發電機的容量通?；谙率鲈O備所確定應急發電機的容量通?；谙率鲈O備所需的電功率，即：航行燈、信號燈、應急照明設需的電功率，即：航行燈、信號燈、應急照明設備、應急報警和信號裝置、火災探測和報警裝置備、應急報警和信號裝置、火災探測和報警裝置及防火門的固定和釋放系統；在緊急狀態下所需及防火門的固定和釋放系統；在緊急狀態下所需要的船內通信設備、應急消防泵、自動噴水泵、要的船內通信設備、應急消防泵、自動噴水泵、應急艙底泵及其電動遙控設備、應急時使用的舵應急艙底泵及其電動遙控設備、應急時使用的舵機、動力操作水密門及其指示器、報警器、其他機、動力操作水密門及其指示器、報警器、其他需要應急發電機供電

14、的用電設備需要應急發電機供電的用電設備 一般應急發電機需對舵機之類較大的電動機一般應急發電機需對舵機之類較大的電動機負載供電，在確定容量時，應考慮到最大電動機負載供電，在確定容量時，應考慮到最大電動機起動時瞬態電壓降的影響。起動時瞬態電壓降的影響。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室12.2 12.2.1 配電裝置分類配電裝置分類主配電板主配電板應急配電板應急配電板蓄電池充放電板蓄電池充放電板 分配電板分配電板岸電箱和岸電箱和交流配電板交流配電板 船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教

15、研室12.2.2 主配電板的構成及功能主配電板的構成及功能 由發電機控制屏、并車屏、負載屏和連接母線四部分組成。由發電機控制屏、并車屏、負載屏和連接母線四部分組成。 并車屏并車屏負載屏負載屏發電機控制屏發電機控制屏船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室其下部分一般安裝發電機的勵磁控制裝置；控制屏內裝其下部分一般安裝發電機的勵磁控制裝置；控制屏內裝有逆功率繼電器、儀用互感器。有逆功率繼電器、儀用互感器。1) 發電機控制屏發電機控制屏用來控制、調節、監視和保護發電機組用來控制、調節、監視和保護發電機組。每臺發電機組。每臺發電機組均配有單獨的控

16、制屏。均配有單獨的控制屏。其上部分裝有電流表及其轉換開關、電壓表及其轉換開其上部分裝有電流表及其轉換開關、電壓表及其轉換開關、頻率表、功率表、功率因數表；關、頻率表、功率表、功率因數表；其中間部分安裝發電機的主開關、原動機的調速開關、其中間部分安裝發電機的主開關、原動機的調速開關、按鈕等；按鈕等；船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室負載屏上裝有裝置式空氣開關、電壓表、電流表、轉換負載屏上裝有裝置式空氣開關、電壓表、電流表、轉換開關、絕緣指示燈、兆歐表以及與岸電箱相連的岸電開開關、絕緣指示燈、兆歐表以及與岸電箱相連的岸電開關等。關等。2)

17、 并車屏并車屏用作發電機組的并車整步操作用作發電機組的并車整步操作。其面板上裝有同步表、。其面板上裝有同步表、同步指示燈、轉換開關、操縱按鈕及指示燈等。有些并同步指示燈、轉換開關、操縱按鈕及指示燈等。有些并車屏里面還設有匯流排分段隔離開關、粗同步電抗器等。車屏里面還設有匯流排分段隔離開關、粗同步電抗器等。3.負載屏負載屏用來分配電能并對各饋電線路進行控制、監視和保護，用來分配電能并對各饋電線路進行控制、監視和保護，并將電能供給各用電設備或分電箱并將電能供給各用電設備或分電箱。包括動力負載屏和。包括動力負載屏和照明負載屏。照明負載屏。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化

18、教研室輪機學院電氣及自動化教研室4) 匯流排匯流排交流匯流排按從上到下交流匯流排按從上到下(垂直排列垂直排列)、從左到、從左到右、從前到后右、從前到后(水平布置水平布置)的順序依次為的順序依次為A相相(綠色綠色)，B相相(黃色黃色)，C相相(褐色或紫色褐色或紫色)，中線，中線為淺藍色。為淺藍色。直流匯流排按從上到下直流匯流排按從上到下(垂直排列垂直排列)、從左到右、從左到右、從前到后、從前到后(水平布置水平布置)的順序為正極的順序為正極(紅色紅色)，負極負極(藍色藍色)，中線，中線(綠色和黃色間隔綠色和黃色間隔)。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣

19、及自動化教研室12.2.3 分配電板分配電板 實際中實際中,區配電板和分配電板統稱為分配電板。區配電板和分配電板統稱為分配電板。區（分）配電板是向成組用電設備進行區（分）配電板是向成組用電設備進行供電的開關和控制設備的組合裝置。供電的開關和控制設備的組合裝置。區配電板主要是控制其他區域配電板、區配電板主要是控制其他區域配電板、分配電板或向正常工作電流大于分配電板或向正常工作電流大于16A的電氣設的電氣設備供電。備供電。分配電板一般只向單一性質負載供電分配電板一般只向單一性質負載供電,主主要用作對額定電流不超過要用作對額定電流不超過16A的最后分支電路的最后分支電路進行電能分配。進行電能分配。船

20、舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室12.2.4 應急配電板應急配電板用來控制和監視應急發電機組的工作情況，并向船用來控制和監視應急發電機組的工作情況，并向船舶應急用電設備供電舶應急用電設備供電。應急配電板用于應急發電機控制和監視，并向應急應急配電板用于應急發電機控制和監視，并向應急用電設備供電。它與應急發電機組安裝在同一艙室用電設備供電。它與應急發電機組安裝在同一艙室內，一般位于艇甲板上。應急配電板由應急發電機內，一般位于艇甲板上。應急配電板由應急發電機控制屏和應急配電屏組成，其上面安裝的儀器儀表控制屏和應急配電屏組成，其上面安裝的儀器

21、儀表與主配電板基本相同。應急發電機總是單機運行，與主配電板基本相同。應急發電機總是單機運行，所以不需要并車屏、逆功率繼電器和同步表。所以不需要并車屏、逆功率繼電器和同步表。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室應急電網平時可由主配電板供電，當主發電機發生應急電網平時可由主配電板供電，當主發電機發生故障或檢修時才由應急發電機組供電。主配電板連故障或檢修時才由應急發電機組供電。主配電板連通應急配電板有供電通應急配電板有供電聯絡開關聯絡開關, 它與應急配電板的它與應急配電板的主開關之間設有電氣聯鎖，以保證主發電機并向電主開關之間設有電氣聯鎖，以

22、保證主發電機并向電網供電網供電 (即主網不失電即主網不失電) 時，應急發電機組不工作。時，應急發電機組不工作。應急配電板的電源開關與主配電板接向應急配電板應急配電板的電源開關與主配電板接向應急配電板供電聯絡開關之間設有供電聯絡開關之間設有電氣聯鎖電氣聯鎖。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室12.2.5 充放電板充放電板 船舶小應急照明，操縱儀器和無線電設備的電源均采用船舶小應急照明，操縱儀器和無線電設備的電源均采用蓄電池，船舶設置充放電板對蓄電池進行充電、放電，蓄電池，船舶設置充放電板對蓄電池進行充電、放電，實現向用電設備正常供電。實

23、現向用電設備正常供電。（4）當主電網、應急電網都失電的情況下，能自動接通）當主電網、應急電網都失電的情況下，能自動接通蓄電池的放電回路直接向小應急用戶供電。蓄電池的放電回路直接向小應急用戶供電。（1）對船上安裝的蓄電池組進行充電和放電；）對船上安裝的蓄電池組進行充電和放電；（2）控制和監視充電電源的工作情況；）控制和監視充電電源的工作情況；（3）將蓄電池組的電能分配給船上的低壓用電設備；）將蓄電池組的電能分配給船上的低壓用電設備；船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室12.2.6 蓄電池蓄電池1) 蓄電池在船舶上的應用蓄電池在船舶上的應用

24、 (1) 作為應急電源或備用電源，一般商船都把蓄電池作為作為應急電源或備用電源，一般商船都把蓄電池作為船舶小應急電源，在船舶主電網失電而應急發電機組尚船舶小應急電源，在船舶主電網失電而應急發電機組尚未正常供電的時間內，蓄電池組則供電給小應急負載；未正常供電的時間內，蓄電池組則供電給小應急負載；(2) 作為低壓設備的電源（如供電給無線電收發報機、自作為低壓設備的電源（如供電給無線電收發報機、自動電話交換機和各種警報器）；動電話交換機和各種警報器）；(3)作為應急發電機組和救生艇上柴油機的起動電源，用作為應急發電機組和救生艇上柴油機的起動電源，用作羅經的直流電源等。作羅經的直流電源等。 船舶電氣設

25、備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室2) 船用蓄電池的類別船用蓄電池的類別 船用蓄電池有酸性蓄電池和堿性蓄電池兩大類。船用蓄電池有酸性蓄電池和堿性蓄電池兩大類。酸性蓄電池也稱為鉛酸蓄電池，船用歷史最久，酸性蓄電池也稱為鉛酸蓄電池，船用歷史最久，常用于柴油機的起動和應急照明。常用于柴油機的起動和應急照明。堿性蓄電池包括鎘堿性蓄電池包括鎘-鎳蓄電池、鐵鎳蓄電池、鐵-鎳蓄電池、鋅鎳蓄電池、鋅-銀蓄電池和鎘銀蓄電池和鎘-銀蓄電池等，主要用于無線電通信銀蓄電池等，主要用于無線電通信設備。但價格較高，民用船舶較少采用。設備。但價格較高，民用船舶較少采用。 船

26、舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室3) 蓄電池的主要性能蓄電池的主要性能 酸性電池的充放電曲線酸性電池的充放電曲線堿性電池的充放電曲線堿性電池的充放電曲線船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室4) 蓄電池的結構及工作原理蓄電池的結構及工作原理 (1) 酸性蓄電池酸性蓄電池酸性蓄電池的結構酸性蓄電池的結構 酸性蓄電池主要由容器、酸性蓄電池主要由容器、極板和隔板等幾部分組極板和隔板等幾部分組正極的活性物質是二氧正極的活性物質是二氧化鉛（化鉛（PbO2）負極的活性物質是海綿負極的活性物質

27、是海綿狀純鉛（狀純鉛（Pb）船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室酸性蓄電池的電解液為濃度在酸性蓄電池的電解液為濃度在27-37的稀的稀硫酸溶液，比重為硫酸溶液，比重為128131。酸性電池是。酸性電池是利用鉛、二氧化鉛和硫酸的化學反應來儲存電利用鉛、二氧化鉛和硫酸的化學反應來儲存電能和釋放電能的，能和釋放電能的， 42442222SOPOHSOPPSOHOPbbbb船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室充電時電解液稀硫酸的比重會增加；放電時由于生充電時電解液稀硫酸的比重會增加；放電

28、時由于生成水，比重降低。成水，比重降低。實際工程中采用比重計來測量電實際工程中采用比重計來測量電解液的比重，從而估計出蓄電池電動勢的大小。酸解液的比重，從而估計出蓄電池電動勢的大小。酸性蓄電池的電動勢，主要與電解液比重性蓄電池的電動勢，主要與電解液比重d有關。比有關。比重高，電動勢也高，重高，電動勢也高，E與與d之間的關系可由經驗公之間的關系可由經驗公式來表示。式來表示。 dE84. 0如在蓄電池充電完畢將外電路斷開后，測得的比重如在蓄電池充電完畢將外電路斷開后，測得的比重為為1.28時，則根據上式可估算出其電動勢為時，則根據上式可估算出其電動勢為2.12V。 船舶電氣設備及系統 2022-2

29、-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室(2) 堿性蓄電池堿性蓄電池由容器、極板和活性物質構成由容器、極板和活性物質構成 堿性蓄電池可分為鎘堿性蓄電池可分為鎘鎳鎳(Cd-NJ)、鐵、鐵-鎳鎳(Fe-Ni)、鋅鋅銀銀(Zn-Ag)、鎘、鎘銀銀(Cd-Ag)等系列。船舶主要采等系列。船舶主要采用鎘用鎘鎳、鐵鎳、鐵鎳蓄電池，下面以鎘鎳蓄電池，下面以鎘鎳堿性蓄電池鎳堿性蓄電池為例作介紹。為例作介紹。堿性蓄電池的電解液為堿性蓄電池的電解液為20的氫氧化鉀的氫氧化鉀(KOH)水溶液水溶液(或純氫氧化鈉溶液或純氫氧化鈉溶液)，比重為，比重為1.21.27。蓄電池充電時。蓄電池充電時將電

30、能變為化學能儲存起來，放電時將化學能變為電能將電能變為化學能儲存起來，放電時將化學能變為電能輸送給用電設備，兩電極所發生的化學反應是可逆的。輸送給用電設備，兩電極所發生的化學反應是可逆的。在充放電過程中總的化學反應方程式為：在充放電過程中總的化學反應方程式為：船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室223)(22)()(22OHNKOHOHCOHNKOHCidid堿性蓄電池中每個電池的電動勢為堿性蓄電池中每個電池的電動勢為1.25V。放電時，電壓。放電時，電壓變化在變化在1.21V范圍內，電流增大時可達到范圍內，電流增大時可達到0.7V，低

31、于，低于0.7V就不應再放電。充電時，電壓變化在就不應再放電。充電時，電壓變化在1.4I.8V范圍內。范圍內。電解液在充放電過程中只作電流的傳導體，不參與化學電解液在充放電過程中只作電流的傳導體，不參與化學反應，其濃度不變，因而不能根據比重來判斷充放電的反應，其濃度不變，因而不能根據比重來判斷充放電的程度，只能采取測量電壓的方法來判斷堿性蓄電池的充程度，只能采取測量電壓的方法來判斷堿性蓄電池的充放電的程度。放電的程度。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室(2) 蓄電池的容量蓄電池的容量蓄電池的儲存電能的能力稱為容量。容量一般用安培蓄電池

32、的儲存電能的能力稱為容量。容量一般用安培小時來表小時來表示，它等于放電電流示，它等于放電電流I與放電時間與放電時間t的乘積，即，的乘積，即，Q=I t(Ah) 。 堿性蓄電池的容量一般是以堿性蓄電池的容量一般是以8小時小時作為標準放電電流。作為標準放電電流。 酸性蓄電池通常以酸性蓄電池通常以10小時小時的的放電電流放電電流為標準放電電流。額定容為標準放電電流。額定容量被定義為在電解液溫度為量被定義為在電解液溫度為25，以，以10小時放電電流連續放電小時放電電流連續放電至終止電壓時所輸出的容量。至終止電壓時所輸出的容量。例如例如200Ah容量的酸性蓄電池是指能以容量的酸性蓄電池是指能以20A的電

33、流放電的電流放電10h。蓄電池的容量與放電電流的大小及電解液的溫度有關，因此如蓄電池的容量與放電電流的大小及電解液的溫度有關，因此如果超過標準放電電流進行放電，不但會降低容量，而且會嚴重果超過標準放電電流進行放電，不但會降低容量，而且會嚴重影響蓄電池的壽命。影響蓄電池的壽命。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室5) 船用蓄電池的充放電方式船用蓄電池的充放電方式 充電種類充電種類 初次充電初次充電 、正常充電、均衡充電、正常充電、均衡充電初次充電初次充電使用鉛酸電池時，初次向電池內加入電使用鉛酸電池時，初次向電池內加入電解液進行充電，充電

34、的第一階段電流為額定容量的解液進行充電，充電的第一階段電流為額定容量的0.07，充到單格電壓上升到，充到單格電壓上升到2.4V為止為止,第二階段電流為第二階段電流為額定容量的額定容量的0.04,充到單格電壓上升到充到單格電壓上升到2.5V，且相對密，且相對密度和電壓在度和電壓在3小時內穩定。小時內穩定。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室正常充電正常充電對已經放過電的鉛酸電池對已經放過電的鉛酸電池,為了使其為了使其恢復到原來規定容量而進行的充電恢復到原來規定容量而進行的充電,充電分兩個基充電分兩個基本點階段本點階段,第一階段按標準充電電

35、制的電流第一階段按標準充電電制的電流(額定容額定容量的量的0.1)充電充電6-7小時小時,第二階段用第一階段電流的第二階段用第一階段電流的一半充電一半充電2-3小時小時.對已經放過電的堿性電池對已經放過電的堿性電池,第一階第一階段用段用1/4容量的電流充電容量的電流充電6-7小時小時,第二階段用第一階第二階段用第一階段電流的一半充電段電流的一半充電2-3小時小時,然后再效正電解液然后再效正電解液,整個整個充電過程結束充電過程結束.船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室均衡充電均衡充電多個小電池組合使用的蓄電池在長多個小電池組合使用的蓄電池

36、在長時間使用后，各小電池往往產生相對密度、容量時間使用后，各小電池往往產生相對密度、容量和不均衡現象，為此需要每月進行一次均衡充電，和不均衡現象，為此需要每月進行一次均衡充電，其方法是先進行正常充電；靜置其方法是先進行正常充電；靜置1小時后，用初次小時后，用初次充電第二階段的電流充到有劇烈氣泡產生為止；充電第二階段的電流充到有劇烈氣泡產生為止；再靜置再靜置1小時，反復上述充電過程，直到電壓和相小時，反復上述充電過程，直到電壓和相對密度保持穩定才完成。對密度保持穩定才完成。 船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室充電的方法充電的方法恒壓充電

37、法、恒流充電法、分段恒流充電法、浮恒壓充電法、恒流充電法、分段恒流充電法、浮充電法、過充法。充電法、過充法。 恒壓充電法恒壓充電法充電過程中充電電壓始終保持不充電過程中充電電壓始終保持不變變,這種方法裝置簡單這種方法裝置簡單,方法容易。但是，剛開始充方法容易。但是，剛開始充電時，充電電流大大超過正常充電電流，容易造電時，充電電流大大超過正常充電電流，容易造成極板彎曲，活性物質脫落。此外，隨著蓄電池成極板彎曲，活性物質脫落。此外，隨著蓄電池電壓的上升，充電電流逐漸減小，會使極板深處電壓的上升，充電電流逐漸減小，會使極板深處得不到很好的還原，電能貯藏不足，因此，船上得不到很好的還原，電能貯藏不足，

38、因此，船上一般不采用。一般不采用。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室恒流充電法恒流充電法充電過程中充電電流始終保持不充電過程中充電電流始終保持不變。由于充電過程中電池電壓逐漸升高，為保持變。由于充電過程中電池電壓逐漸升高，為保持充電電流不致減少，充電電源的電壓就必須不斷充電電流不致減少，充電電源的電壓就必須不斷提高。這種要求給操作帶來很多麻煩，而且到充提高。這種要求給操作帶來很多麻煩，而且到充電后期，充電電流還是很大，會造成電解液中的電后期，充電電流還是很大，會造成電解液中的水分解，形成很多氣泡，不僅損失電能，也容易水分解，形成很多氣

39、泡，不僅損失電能，也容易破壞極板。破壞極板。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室分段恒流充電法分段恒流充電法 第一階段充電電流調整在第一階段充電電流調整在1/10額定容量值上進額定容量值上進行充電；按第一階段充電電流充電行充電；按第一階段充電電流充電10小時左右，小時左右，單個電池上升至單個電池上升至2.4V左右時左右時(蓄電池可能會發出氣蓄電池可能會發出氣泡泡)，應轉入第二階段充電；，應轉入第二階段充電； 第二階段充電電流調整在第二階段充電電流調整在1/20額定容量值上進額定容量值上進行充電；按第二階段充電電流充電行充電；按第二階段充

40、電電流充電35小時，調小時，調整電解液的比重，使其達到整電解液的比重，使其達到1.285左右；左右； 再按第二階段充電電流充電再按第二階段充電電流充電1小時，至此即完小時，至此即完成整個充電。成整個充電。目前，多數船舶上都采用此法。目前，多數船舶上都采用此法。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室浮充法浮充法 蓄電池直接和直流電源并聯，電網向其他負蓄電池直接和直流電源并聯，電網向其他負載供電，同時也向蓄電池充電，當外負載減少時，載供電，同時也向蓄電池充電，當外負載減少時，電網電壓略有升高，充電電流自動增加；反之則電網電壓略有升高，充電電流

41、自動增加；反之則自動減少。由于這種充電方法充電電流是浮動的，自動減少。由于這種充電方法充電電流是浮動的，故稱浮充法。一旦電網因故失電，蓄電池可立即故稱浮充法。一旦電網因故失電，蓄電池可立即代替發動機向用戶供電。這種方法，一般用于直代替發動機向用戶供電。這種方法，一般用于直流發動機由主軸帶動的小型船舶，如小型漁船等。流發動機由主軸帶動的小型船舶，如小型漁船等。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室過充法過充法 蓄電池在使用過程中往往因長期充電不足，蓄電池在使用過程中往往因長期充電不足，過放電或外部短路等原因使極板硫化，從而使充過放電或外部短

42、路等原因使極板硫化，從而使充電電壓和電解液相對密度都不容易上升。為了使電電壓和電解液相對密度都不容易上升。為了使蓄電池良好運行，對下列情況必須進行過充電。蓄電池良好運行，對下列情況必須進行過充電。蓄電池放電到極限電壓以下；蓄電池放電到極限電壓以下；蓄電池放電后，停放蓄電池放電后，停放12晝夜沒有及時充電；晝夜沒有及時充電；蓄電池極板抽出過；蓄電池極板抽出過；以最大電流放電超過限度以最大電流放電超過限度電解液內混有雜質電解液內混有雜質個別電池極板硫化，充電時相對密度不易上升。個別電池極板硫化，充電時相對密度不易上升。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣

43、及自動化教研室 通常對長期擔負工作的蓄電池，每月至少進行通常對長期擔負工作的蓄電池，每月至少進行一次過充電，對負載較輕的蓄電池，也應每一次過充電，對負載較輕的蓄電池，也應每23個個月進行一次過充電。月進行一次過充電。酸性蓄電池過充電有兩種方法酸性蓄電池過充電有兩種方法：充電終了，該用正常充電率的一半電流繼續充電。充電終了，該用正常充電率的一半電流繼續充電。在電壓和電解液相對密度均為最大值時，每隔半小在電壓和電解液相對密度均為最大值時，每隔半小時觀察一次電壓和測量一次相對密度。連續四次，時觀察一次電壓和測量一次相對密度。連續四次，如無變化，而極板冒泡激烈，即停止充電。如無變化，而極板冒泡激烈，即

44、停止充電。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室充電結束后，停止充電充電結束后，停止充電1小時，再改用正常充電小時，再改用正常充電率的一半電流充電，至冒泡后停止率的一半電流充電，至冒泡后停止1h，再充，如此，再充，如此重復重復23次，直至電壓及相對密度均無變化并冒泡次，直至電壓及相對密度均無變化并冒泡激烈為止。激烈為止。對于堿性蓄電池對于堿性蓄電池，一般工作，一般工作1012次充放電循環或次充放電循環或每月應進行一次過充電。充電方法是以正常充電電每月應進行一次過充電。充電方法是以正常充電電流充流充6h，再以正常充電電流的一半連續充電，再以

45、正常充電電流的一半連續充電6小時。小時。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室蓄電池充、放電終了的判斷蓄電池充、放電終了的判斷 可根據電解液的相對密度可根據電解液的相對密度(比重比重)及蓄電池的及蓄電池的電壓進行判斷。電壓進行判斷。根據電解液的相對密度判斷，即當蓄電池充電根據電解液的相對密度判斷，即當蓄電池充電到電解液的相對密度為到電解液的相對密度為1.2751.31時，正、負極時，正、負極板的活性物質已接近放出全部硫酸，即電池已被板的活性物質已接近放出全部硫酸，即電池已被“充足充足”； 放電時，蓄電池放電到電解液相對密度為放電時，蓄電池

46、放電到電解液相對密度為1.13-1.18時，正、負極板的活性物質已接近全部時，正、負極板的活性物質已接近全部轉化為硫酸鉛，即蓄電池的電能已經轉化為硫酸鉛，即蓄電池的電能已經“放完放完”；船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 根據蓄電池的電壓的變化判斷，即蓄電池的電壓與根據蓄電池的電壓的變化判斷，即蓄電池的電壓與電解液的相對密度有關，電解液的相對密度大，電壓電解液的相對密度有關，電解液的相對密度大，電壓就高，反之則低。單元電池電壓平均為就高，反之則低。單元電池電壓平均為2V。當蓄電池。當蓄電池開始充電時，電壓很快上升到開始充電時，電壓很快

47、上升到2.1V，然后逐步緩慢上，然后逐步緩慢上升，直到升，直到2.3V，再經過幾小時后，升高到，再經過幾小時后，升高到2.6V左右，左右，并一直維持不變，而且正負極板附近劇烈冒出氣泡，并一直維持不變，而且正負極板附近劇烈冒出氣泡，這時，蓄電池已經這時，蓄電池已經“充足充足”。放電時，蓄電池電壓立。放電時，蓄電池電壓立即降低到即降低到2.0-1.95V，然后逐步緩慢下將，到，然后逐步緩慢下將，到1.9V，很，很快就降低到快就降低到1.7-1.8V，這時蓄電池已經，這時蓄電池已經“放完放完”，不可，不可繼續放電，否則會腐蝕鉛板。繼續放電，否則會腐蝕鉛板。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪

48、機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室對于對于堿性蓄電池堿性蓄電池，充放電是否終了，主要根據，充放電是否終了，主要根據電壓判斷。一般每個蓄電池電壓上升到電壓判斷。一般每個蓄電池電壓上升到1.4-1.8V時，而且繼續充電時，而且繼續充電1h內不變，即認為充電內不變，即認為充電終了。放電時，則每個蓄電池電壓降低到規定終了。放電時，則每個蓄電池電壓降低到規定的放電終止電壓時，即認為放電終了。根據產的放電終止電壓時，即認為放電終了。根據產品規格不同，放電終止電壓一般在品規格不同，放電終止電壓一般在0.5-1.0V范范圍內。圍內。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化

49、教研室輪機學院電氣及自動化教研室蓄電池的日常維護、保養蓄電池的日常維護、保養 （1）酸性蓄電池）酸性蓄電池 每每10天檢查一次電壓、電解液的相對密度及高度，天檢查一次電壓、電解液的相對密度及高度，并做好記錄。如果低于規定值，要及時補充蒸餾水并做好記錄。如果低于規定值，要及時補充蒸餾水 (電解液電解液)后，進行充電后，進行充電,然后清潔表面。然后清潔表面。 不經常使用的蓄電池，每月至少要檢查一次，并不經常使用的蓄電池，每月至少要檢查一次，并進行補充電。進行補充電。 蓄電池表面，每蓄電池表面，每3個月進行一次徹底清潔。清潔時個月進行一次徹底清潔。清潔時先用溫水擦除接頭處的氧化物，然后再涂上牛油或先

50、用溫水擦除接頭處的氧化物，然后再涂上牛油或凡士林，防止氧化。凡士林，防止氧化。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室（2）堿性蓄電池）堿性蓄電池 a. 每每15天檢查一次電壓、電解液密度和高度，并天檢查一次電壓、電解液密度和高度，并做好記錄。如果低于規定值，應及時補充蒸餾做好記錄。如果低于規定值，應及時補充蒸餾水水(電解液電解液)，進行充電，然后清潔表面。，進行充電，然后清潔表面。 b. 每每2個月檢查一次螺絲塞和透氣橡皮套管。如個月檢查一次螺絲塞和透氣橡皮套管。如果彈性失效應換新。果彈性失效應換新。c. 每每6個月要徹底清潔一次蓄電池。

51、如果有銹蝕，個月要徹底清潔一次蓄電池。如果有銹蝕，應用煤油擦光，再涂上一層無酸凡士林。應用煤油擦光，再涂上一層無酸凡士林。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室蓄電池維護保養注意事項蓄電池維護保養注意事項 注意保持蓄電池表面及整體清潔。不要有油漬注意保持蓄電池表面及整體清潔。不要有油漬污垢在上面，絕對不允許在上面放置金屬工具、污垢在上面，絕對不允許在上面放置金屬工具、物品，以防造成短路，損壞蓄電池。物品，以防造成短路，損壞蓄電池。保持極柱、夾頭和鐵質提手等處的清潔。如出保持極柱、夾頭和鐵質提手等處的清潔。如出現電腐蝕或氧化物等應及時擦試干

52、凈，以保證現電腐蝕或氧化物等應及時擦試干凈，以保證導電的可靠性。平時應將這些零件表面涂上凡導電的可靠性。平時應將這些零件表面涂上凡士林，防止銹蝕。士林，防止銹蝕。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室平時注意蓋好注液孔的上蓋，以防止船舶航行平時注意蓋好注液孔的上蓋，以防止船舶航行時電解液溢出，或海水進入到蓄電池，必須保時電解液溢出，或海水進入到蓄電池，必須保持氣孔暢通。持氣孔暢通。蓄電池放電終了，應及時按要求進行充電。蓄電池放電終了，應及時按要求進行充電。蓄電池室內嚴禁煙火。蓄電池室內嚴禁煙火。堿性蓄電池充電時，不要取下氣塞，以防止進堿性

53、蓄電池充電時，不要取下氣塞，以防止進入大量碳酸氣，而使電解液失效。一般每年或入大量碳酸氣，而使電解液失效。一般每年或使用過使用過50-100次充放電循環，應更換一次電解次充放電循環，應更換一次電解液，要注意保持排氣膠官暢通，定期打開氣塞液，要注意保持排氣膠官暢通，定期打開氣塞排氣，防止氣體聚集太多而造成蓄電池膨脹。排氣，防止氣體聚集太多而造成蓄電池膨脹。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室岸電箱通常設置在主甲板以上的位置岸電箱通常設置在主甲板以上的位置,面板上應設有指面板上應設有指示燈以指示外來電纜是否有電示燈以指示外來電纜是否有電,箱

54、內還應設置岸電相序箱內還應設置岸電相序的監視設備。的監視設備。12.2.7 岸電箱岸電箱相序指示器：接電容為相序指示器：接電容為A相，燈亮的為相，燈亮的為B相，燈暗的為相，燈暗的為C相相.船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室111(cos90sin90 )(cos( 120 )sin( 120 )(cos120sin120 )21313()(1)2222( 0.20.6)22CABNUUUjRRRUjRRRUjUjUjjU jjjU jjUjj sin()Autsin(120 )Butsin(120 )CutAUBUCU船舶電氣設備及系

55、統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室AUBUCU( 0.50.866)( 0.20.6)( 0.31.466)BBNUUUjUjUjU ( 0.50.866)( 0.20.6)( 0.30.266)CCNUUUjUjUjU 1.49BUU0.4CUUAUBUCU船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室萬能式自動空氣斷路器的框圖萬能式自動空氣斷路器的框圖是一種帶有保護裝置的開關電器。由觸頭系統、滅弧裝是一種帶有保護裝置的開關電器。由觸頭系統、滅弧裝置、自由脫扣機構、操作傳動裝置和保護元件組成。置、自由

56、脫扣機構、操作傳動裝置和保護元件組成。12.3 船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室12.3.1 觸頭和滅弧系統觸頭和滅弧系統 自動空氣斷路器大多是采用滅弧柵進行滅弧自動空氣斷路器大多是采用滅弧柵進行滅弧 在合閘時弧觸頭先接通，然后依次是副觸頭和主觸頭。而在合閘時弧觸頭先接通，然后依次是副觸頭和主觸頭。而分閘時，主觸頭先斷開，然后是副觸頭和弧觸頭，斷開電分閘時，主觸頭先斷開，然后是副觸頭和弧觸頭，斷開電路產生的電弧在弧觸頭熄滅。路產生的電弧在弧觸頭熄滅。 觸頭由主觸頭、副觸頭和弧觸頭組成。觸頭由主觸頭、副觸頭和弧觸頭組成。主觸頭承擔電路

57、的正常工作電流。主觸頭承擔電路的正常工作電流?；∮|頭是為了避免斷開電路時產生的電弧燒壞主觸頭而設弧觸頭是為了避免斷開電路時產生的電弧燒壞主觸頭而設置的。置的。副觸頭是考慮到斷開電路時，電流由主觸頭移到弧觸頭的副觸頭是考慮到斷開電路時，電流由主觸頭移到弧觸頭的瞬間，可能因壓降太大產生電弧燒壞主觸頭而設置的。瞬間，可能因壓降太大產生電弧燒壞主觸頭而設置的。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室自由脫扣機構的作用是使觸頭保持閉合或迅速斷開。自由脫扣機構的作用是使觸頭保持閉合或迅速斷開。（a）合閘位置）合閘位置（b）分閘位置）分閘位置（c）準備合

58、閘位置）準備合閘位置12.3.2 自由脫扣機構自由脫扣機構船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室自動空氣斷路器的傳動裝置有手柄式、連桿式、電磁式、自動空氣斷路器的傳動裝置有手柄式、連桿式、電磁式、電動式等幾種。合閘前都必須使儲能彈簧儲能電動式等幾種。合閘前都必須使儲能彈簧儲能,自由脫扣機自由脫扣機構構“再扣再扣”,利用儲能彈簧釋放的能量實現合閘。利用儲能彈簧釋放的能量實現合閘。1) 手動操作手動操作12.3.3 操作機構操作機構 各種類型的自動空氣斷路器都有手動合閘操作手柄，各種類型的自動空氣斷路器都有手動合閘操作手柄，通常有轉動和上下扳

59、動兩種型式。通常有轉動和上下扳動兩種型式。 c. AH 型采用電磁鐵直推式合閘型采用電磁鐵直推式合閘2) 電磁或電動合閘電磁或電動合閘a. DW-94 型采用電動合閘型采用電動合閘b. DW-95、DW-98 型采用電磁合閘型采用電磁合閘船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室發電機建立電壓后，發電機建立電壓后，紅色指示燈亮，失紅色指示燈亮，失壓脫扣線圈獲電，壓脫扣線圈獲電，操作電動機操作電動機M通電通電轉動，使彈簧儲能。轉動，使彈簧儲能。凸輪使儲能開關常開凸輪使儲能開關常開觸點閉合，常閉觸點觸點閉合，常閉觸點斷開，此時黃色指示斷開，此時黃

60、色指示燈亮，表明儲能彈簧燈亮，表明儲能彈簧已儲能，自由脫扣機已儲能，自由脫扣機構己處于構己處于“再扣再扣”位位置。置。合閘時，按合閘時，按下合閘下合閘按鈕按鈕SBl，電動機再，電動機再次轉動，使儲能彈簧次轉動，使儲能彈簧釋放，主開關合閘釋放，主開關合閘主開關合閘，綠色主開關合閘，綠色指示燈亮，表示合指示燈亮，表示合閘完畢，儲能開關閘完畢，儲能開關恢復原位，此時，恢復原位，此時，主開關的輔助觸點主開關的輔助觸點斷開，電機停轉。斷開，電機停轉。船舶電氣設備及系統 2022-2-6課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室DW-98電磁合閘控制線路電磁合閘控制線路發動機建立電壓，發動